Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
Абилхасимов Х. Б.,
Глава 2. Структурно-тектоническая характеристика фундамента
Прикаспийская впадина, площадь которой более 600 000 км2 занимает краевое положение в пределах юго-восточной части Восточно-Европейской платформы. Западная и северная границы впадины проводятся по нижнепермскому тектоно-седиментационному карбонатному уступу, отделяющему ее от Волго-Уральской провинции и Приволжской моноклинали. На востоке впадина обрамлена складчатыми сооружениями Урала и Мугоджар, на юго-западе – отделяется Донецко-Астраханским краевым швом от Скифской плиты. С запада и севера она ограничена областями неглубокого фундамента (3–6 км), поверхность которого к её центральной части увеличивается до глубин 15–22 км.
Составленная автором схема структурно-тектонического районирования фундамента имеет некоторые принципиальные отличия от схем, составленных ранее другими специалистами.
Так называемую Северо-Каспийскую зону сводовых поднятий (в которую входят Доссорский (Шукатский), Восточно-Междуреченский и Северо-Каспийский блоки) многие исследователи объединяют с Утыбайской и Коскольско-Ащикольской системой выступов, в одну Астраханско-Актюбинскую зону сводовых поднятий, основываясь, главным образом, на выраженные поднятия по поверхности фундамента. Такое объединение структур в одну единую систему нам представляется неправомерным.
Доссорская (Шукатская) тектоническая ступень отделяется от Утыбайского и Коскольско-Ащикольского блоков выраженным региональным разломом и системой узких протяженных тектонических дислокаций по фундаменту.
Отличается характер магнитного поля в Южном геоблоке, от отделяющего Астраханского геоблока с Восточным геоблоком в котором мощность подсолевого палеозойского комплекса возрастает до 2,5–4,0 км. Кроме того, морфология структур подсолевого палеозойского комплекса Южного геоблока и Восточного геоблока резко различна. Если в Южном геоблоке преобладают изометричные структуры (своды, купола), то в Восточном геоблоке чаще встречаются вытянутые, линейные структуры (валы, прогибы). Имеются существенные различия и в литолого-фациальном составе пород палеозойского подсолевого комплекса этих зон (описание типов разрезов приведено в третьей главе).
По данным бурения фундамент Прикаспийского бассейна вскрыт лишь немногими скважинами в северной бортовой части. При работах КМПВ повсеместно прослеживается высокоскоростная граница с Vг > 5,6 км/с, с которой связан опорный преломляющий горизонт. Преломленная волна от этой границы, достаточно четко опознается в волновом поле. Возникает вопрос относительно природы и геологической значимости этой границы.
В пределах континентов это граница раздела альпинотипно деформированных, глубоко метаморфизованных, прорванных интрузиями комплексов пород и менее деформированных, слабо или неметаморфизованных, преимущественно осадочных и осадочно-вулканогенных толщ.
На древних платформах она отделяет архей-нижнепротерозойский складчато-метаморфический комплекс от рифей-мезозойского платформенного осадочного чехла, на молодых платформах и в складчатых областях – комплексы, сформированные в океаническую и островодужную стадии их развития, от комплексов континентальной стадии (Волож Ю.А., Антипов М.П., Бродский А.Я, Косминская И.П. и др.). Но в пределах бассейна, где сформированы крупные карбонатные платформы палеозойского комплекса и, возможно, более древние карбонатные комплексы, эта граница может относиться к карбонатным образованиям.
В связи с этим, автор выполнил некоторые новые построения с привлечением результатов магнитометрической съемки Прикаспийской впадины (2009–2012 гг.). Строение фундамента Прикаспийской впадины носит выраженный блоковый характер, контрастно прослеживаемый в региональном плане. Магнитометрическая модель поверхности фундамента, осложненная локальными формами положительного и отрицательного знака (приподнятые и опущенные блоки) имеет общую региональную тенденцию погружения к центру впадины. Четко фиксируемые геоблоки, дифференцированные по особенностям структуры поверхности фундамента и ограничивающих их крупнейших разломов делятся системой радиальных нарушений. К ним относятся Северо-Западный, Северный, Восточный, Южный, Астраханский и Центрально-Прикаспийский геоблоки.
Различие в строении земной коры в пределах бассейна позволяет выделять субокеанический тип в Центрально-Прикаспийском геоблоке. Континентальный – на внешней периферии – Восточном и Южном геоблоках. Подошва земной коры в прибортовой зоне Тугаракчанского блока находится на глубинах от 45 до 50 км к северо-востоку – Южно-Мугоджарскому блоку. Границы западного и северного бортов Прикаспийской впадины унаследованы в процессе позднерифейско-вендского рифтогенеза сформировавшего пассивную континентальную окраину (Неволин, 1965, 1978; Волож, Сапожников, Цимлер, 1975; Кирюхин, Размышляев, 1987). Восточная и южная бортовые зоны примыкают к герцинидам Урала и кряжа Карпинского. Их природа обусловлена столкновением гетерогенных блоков Казахского щита на востоке, и Северо-Устюртского микроконтинента на юге. Структурный план поверхности фундамента (консолидированного?) резко обрывается на юго-востоке с Северо-Устюртским геоблоком. Между Северо-Устюртской геоблоком и структурами Южного геоблока Прикаспийской впадины отмечается контрастная граница на глубинах 10–12 км. Эта граница четко отмечается на карте аномального магнитного поля и совпадает с плоскостью глубинного разлома, которая разделяет их. На геомагнитном разрезе региональных сейсмопрофилей 84-850521 и 84-850519 (рис. 2.9) отчетливо виден резкий изгиб и погружение плоскости разлома на юго-восток, под Северо-Устюртский геоблок.
Северо-Западный геоблок отделяется от Северного геоблока Межузенским блоком, который является южным продолжением во впадину Пачелмского авлакогена. Разломами различного простирания поверхность фундамента в пределах геоблока разбита на отдельные системы дислокаций: Северо-Западный, Палласовский и Волгоградский блоки. Поверхность фундамента ступенчато погружается от 9 км в Северо-Западном блоке до 16,0 км в Волгоградском блоке.
Магнитное поле (ΔТа) в центральной части Прикаспийской впадины, имеет пониженные значения –50...–200 нТл в виде сложной крупной широтно-ориентированной аномальной зоны. Подобное понижение магнитного поля выделяется на северо-западе (Северо-Западный борт, Палласовский выступ).
Северный геоблок протягивается от Межузенского блока на западе до Новоалексеевского блока (прогиба) на востоке. Крупные тектонические элементы в пределах этого геоблока: Карповский, Федоровский, Аксайский и Оренбургский блоки.
Рис. 2.1. Схема структурно-тектонического районирования фундамента. Составил: Х.Б. Абилхасимов, 2015 г.
Рис. 2.2. Геолого-геофизический разрез по линии Биикжал-Карачаганак
Рис. 2.3. Карта аномального магнитного поля Прикаспийской впадины (авторы: Коврижных П.Н., ВоскобойниковД.М., Шагиров Б.Б.)
Рис. 2.4. Карта осей аномалий горизонтального градиента магнитного поля Прикаспийской впадины. Красным пунктиром показано предполагаемое расположение разломов (авторы: Коврижных П.Н., Воскобойников Д.М., Шагиров Б.Б.)
Поверхность фундамента ступенчато вдоль разломов погружается вглубь впадины от 4–5 км на севере бортовых зон, до 22 км на юге тектонических ступеней блоков.
Пример современного комплексного использования грави- и магниторазведки показан на рис. 2.5, где для конкретного сейсмического профиля дается распределение в разрезе магнито- и гравиактивных масс различной интенсивности. В общем случае знание положения в разрезе плотных пород и менее плотных и даже разуплотненных могло бы оказать большую помощь в интерпретации. Если на верхнем рисунке распределение гравитационного поля в объеме согласуется с положениями соляных тел, то на нижнем после фильтрации так и не удалось отразить положение более полных подсолевых отложений. Фундамент, по данным бурения представлен на Приграничной и Чинаревской площадях гранитами, на Карповском выступе – основными породами (габбро, роговообманковым габбро). Согласно существующим представлениям древние (эпикарельские) граниты в обрамлении впадины прорываются дайками основных пород раннедевонского возраста.
Глубина залегания поверхности фундамента в Оренбургском блоке меняется от 6 км в бортовой зоне до 12 в Жайсанской тектонической ступени. В пределах всего геоблока выделяются крупные участки, которые характеризуется знакопеременным низкоградиентным магнитным полем (ΔТа) с аномалиями изометричной формы от –160 до +300 нТл размерами до 50 км (рис. 2.6). Наиболее интенсивная положительная аномалия дугообразной в плане формы (в виде «запятой») свыше +400 нТл расположена в северной бортовой зоне впадины, к северо-востоку от г. Уральска (пос. Фёдоровка), на её северо-восточном продолжении на территории РФ находится интенсивная изометричная аномалия интенсивностью свыше +1000 нТл линейным размером 40 км вблизи пос. Ташла. Между этими двумя аномалиями вблизи границы с Россией расположено нефтегазовое месторождение Чинарёвское. Восточный геоблок протягивается вдоль восточного борта впадины, от Тугаракчанского блока на юге до Новоалексеевского на северо-востоке. Поверхность фундамента в пределах восточного борта разрывными нарушениями разбита на систему «клавиш», в пределах которых в процессе дифференцированных подвижек, образовались крупные валообразные выступы и впадины. На востоке, вдоль борта впадины, на границе с Новоалексеевским блоком, выделяется Актюбинский и Остансукский блоки с глубиной погружения фундамента 10–12 км (ранее глубину расположения фундамента в этих блоках предполагали на глубинах около 4–5 км). Темирско – Жанажолская система выступов, в пределах восточной бортовой зоны выражены системой узких валообразных поднятий и имеют отметку фундамента 9–12 км. Западнее от нее выделяется Коскульско-Ащикольскийблок с глубинами по поверхности фундамента ниже 10 км, которая отделяется от Утыбайского блока Сагизской тектонической ступенью в южной части геоблока, и которая, судя по всему, имеет свое продолжение к северу.
Байганинская тектоническая ступень, плавно погружается к центру впадины с глубинами до 12 км. Изучена она сейсморазведкой слабо, и по новым данным магниторазведки, представление о моноклинальном погружении ее, как рисуется по имеющимся данным сейсмики, сильно изменится. Терескенский прогиб протягивается вдоль восточного борта к югу, и разделяется региональным тектоническим разломом от Тугаракчанского блока, глубины в котором варьируют от 6 до 11 км.
Обширная область в пределах Доссорской, Кульсаринской, Эмбинской и Утыбайской тектонических ступеней, в магнитном поле отмечены ячеистой структурой из положительных и отрицательных аномалий с линейными размерами от 10 – 20 до 40 – 60 км со средними горизонтальными градиентами до 35–40 нТл/км, наибольшей интенсивности (от –200 до +400 нТл) и горизонтального градиента (до 50 нТл/км) достигающих вблизи 48° СШ и 56° ВД.
Южный геоблок занимает большую часть Прикаспийской впадины. В ее пределах выделяются: Тугаракчанский, Восточно-Междуреченский, Северо-Каспийский и Адайский блоки.
Тугаракчанский блок выделен нами в качестве отдельного блока, в пределах которого существует несколько отдельных крупных тектонических ступеней: Кашаган-Махамбетская, Южная, Южно-Эмбинская и Тенгизский выступ. Сейсмические данные и данные по магниторазведке, полученные в последние 3–5 лет, несколько изменили представление о глубинах фундамента в южной части Прикаспийской впадины. Если ранее в районе Южно-Эмбинского поднятия мы предполагали глубину фундамента в пределах 9–12 км, то теперь она опущена до 14–18 км. И это возможно не предел, особенно в южной части акватории Каспийского моря, на границе с Астраханским геоблоком.
Рис. 2.5. Пример комплексной интерпретации грави- и магниторазведки с сейсморазведкой. Южная часть Чинаревского выступа фундамента Сейсмический профиль 0221
Особенностью Тугаракчанского геоблока является то, что он не имеет видимых границ южного борта. Совершенно очевидно, что граница Прикаспийского бассейна в допалеозойское время (до коллизии с Северо-Устюртской плитой в палеозое), была намного шире. На сейсмических профилях, в зоне сочленения Прикаспийского бассейна с Устюртом, мы наблюдаем систему надвигообразных форм на Терескенской и Мынсуалмасской тектонических ступенях.
В Северо-Каспийском блоке выделяются Новобогатинский выступ Атырауская и Доссорская тектонические ступени с глубинами по поверхности фундамента от 10,0 до 22 км.
В пределах Восточно-Междуреченского блока выделяются: Жанбай-Мынтобинский выступ, Октябрьская, Караколь-Жамбайская и Ганюшкинская тектонические ступени.
Октябрьский, Кобяковский, Новобогатинский, Шукатский выступы и Атырауская система поднятий отмечены повышенными значениями магнитного поля, с дугообразной полосой положительных аномалий интенсивностью до +400 нТл и шириной до 60–80 км, продолжающейся в акватории Каспийского моря до дельты р. Волга.
Астраханский геоблок находится юго-западнее Южного геоблока, в пределах которого на левобережье Волги выделяется Астраханская система выступов, Западно-Астраханский, а на юге Южно-Астраханский блоки. Глубины фундамента в центральной части геоблока предполагается –11 км, а в северной части геоблока – в пределах Кошалакского выступа –10 км.
Глубокий (более 9 км) Астраханско-Аксарайский выступ отделяет Астраханский геоблок от системы поднятий Южного геоблока, в пределах которого выделяются крупные овальной формы своды. В их пределах глубины до поверхности фундамента изменяются от 7 до 8 км и более.
Пониженными до –180 нТл значениями отмечено Астраханское сводовое поднятие, зона понижения магнитного поля протягивается от него к северу – к Кошалакскому выступу и дугообразно к северо-востоку, к Жанбай-Мынтобинскому выступу.
Центрально-Прикаспийский геоблок – это наиболее глубокая область погружения Прикаспийской впадины, стержневая структура Прикаспийского бассейна с глубинами залегания сейсмического и магнитоактивного фундамента свыше 18–25 км.
В Центрально-Прикаспийском геоблоке выделяемые приподнятые и опущенные блоки поверхности фундамента имеют общую региональную тенденцию погружения к центру впадины. Выделяются крупные блоки: Базартобинский, Межузеньский, Кемер-Ойылский, Рын-Индерборский, Саралжинский, Куйбышевский и Миялынский.
Области Рын-Индерборской, Миялынской, Саралжынской и Куйбышевского блоков отмечены сравнительно спокойным низкоградиентным полем до –70 нТл, с положительными изометричными аномалиями интенсивностью до +150 нТл и линейными размерами 30–50 км, тяготеющими к дугообразному направлению, начиная от аномалии в 50 км к югу от п. Каракамыс в направлении на юго-запад, пересекая р. Урал севернее п. Махамбет и далее – на запад, вдоль параллели 48°. По характеру магнитного поля эта область чётко отделяется на широте 47° 20′.
Поверхность фундамента в Межузеньском блоке погружается от –6 км, на северо-западе до 22 км к центральной части впадины. Так, магнитное поле (ΔТ)а в центральной части Прикаспийской впадины, имеет пониженные значения –50...–200 нТл в виде сложной крупной широтно-ориентированной аномальной зоны.
Понижениями магнитного поля (ΔТ)а до –300 нТл отмечена зона Новоалексеевского блока на северо-востоке территории, это понижение в магнитном поле
прослеживается к юго-юго-западу 50–70-километровой полосой почти до побережья Каспия (пп. Макат – Сагиз – Байшонас). Интересна геологическая природа возникновения двух лучей магнитных аномалий в пределах Базартобинского и Кемер-Ойылского блоков (рис. 2.6 и 2.7). Очевидно, что происхождение двулучевых аномалий говорит о наличии в фундаменте Миялынского тектонического блока пород с более твердыми плотностными свойствами. И это очень хорошо прослеживается на представленном геомагнитном профиле Кобланды-Аралды (рис. 2.8).
Рис. 2.6. Аномальное магнитное поле Прикаспийской впадины.(авторы: Коврижных П.Н., Воскобойников Д.М., Шагиров Б.Б.)
В Центрально-Прикаспийском геоблоке поверхность консолидированной коры погружена на глубину 22–25 км. От структур Восточно-Европейской платформы Центрально-Прикаспийский геоблок отделен системой ступенчатых сбросов общей амплитудой 12–15 км. Центрально-Прикаспийский геоблок отделен от Северного геоблока системой долгоживущих разломов.
Рис. 2.7. Районирование магнитного поля Прикаспийской впадины (авторы: Коврижных П.Н., Воскобойников Д.М., Шагиров Б.Б.)
Рис. 2.8. Геомагнитный разрез по линии Кобланды-Аралды (авторы: Коврижных П.Н., Воскобойников Д.М., Шагиров Б.Б.)
Рис. 2.9. Геомагнитный разрез по региональному сейсмоопрофилю 84-850521, 84-850519 (авторы: Коврижных П.Н., Воскобойников Д.М., Шагиров Б.Б.)
2.10. Геомагнитный разрез по региональному сейсмопрофилю Волгоград-Челкар (III–III′) (авторы: Коврижных П.Н., Воскобойников Д.М., Шагиров Б.Б.)
Рис. 2.11. Геомагнитный разрез по линии Карачаганак-Каражанбас (авторы: Коврижных П.Н., Воскобойников Д.М., Шагиров Б.Б.)
Тектонические движения по этой системе разломов происходили непрерывно в течение всего рифея и палеозоя, в результате чего Центрально-Прикаспийский геоблок оказался погруженным на глубину 22–25 км. Как мы видим, фундамент Прикаспийской впадины состоит из нескольких крупных геоблоков, разделенных разломами и различающихся строением, возрастом и особенностями развития доплитного и плитного комплексов. Эти блоки фундамента имеют гранитизированную кору архей-ранне-протерозойского возраста. Центрально-Прикаспийский геоблок, предположительно имеет архейско-раннепротерозойскую утоненную континентальную кору, или кору переходного типа, в основании которой залегает линза предположительно эклогитового состава [Волож и др., 2004; Сегалович и др., 2007]. Примыкающий с юга к Центрально-Прикаспийскому геоблоку Южный геоблок, имеет существенно более молодой возраст фундамента, который сложен покровно-складчатыми структурами позднепротерозойского (предположительно кадомского) возраста.
Рис. 2.12. Элементы прогноза нефтегазоносности на основе магнитометрических данных (авторы: Коврижных П.Н., Воскобойников Д.М., Шагиров Б.Б.)
Южный геоблок, возможно, частично надвинут на утоненную кору архей-раннепротерозойского возраста Центрально-Прикаспийского геоблока.
Выделяемые на поверхности фундамента крупные структурные элементы и подвижки блоков фундамента, оказывали первостепенное влияние на структурный план осадочных отложений, в одних случаях способствуя образованию положительных, в других – отрицательных структур.
ВЫВОДЫ
Использование данных магниторазведки позволит понять геологическую природу физических аномалий, получить возможность уточнения глубин залегания, как поверхности фундамента, так и додевонской поверхности осадочного бассейна, выявить области отсутствия тех или иных осадочных комплексов. На рис. 2.6–2.12 отражены результаты сопоставления полученных данных по аэромагнитной съемке. Особые точки поля приурочены к изломам рельефа кровли магнитоактивных границ, контактам блоков пород с разной намагниченностью. Особые точки магнитоактивной поверхности формируют четкую систему линейных аномалий и тем самым картируют разрывные нарушения по подсолевой части разреза, выделяют элементы блокового строения промежуточного этажа и фундамента.
Полученная информация требует комплексной интерпретации магнитометрических материалов с данными сейсмо и гравиразведки, а также бурения глубоких скважин, что позволит более обоснованно подойти к решению вопросов детализации и корректировки существующих схем структурно-тектонического районирования Прикаспийской впадины. Имеющиеся на настоящее время данные не позволяют решить указанную задачу. Увеличение глубин залегания фундамента в южной и восточной бортовых зонах бассейна, позволяет по-новому оценить перспективы глубокозалегающих осадочных комплексов Южного и Восточного геоблоков, а также пересмотреть границы Прикаспийского бассейна как в допалеозойское, так и ранне-среднепалеозойское время. По всей видимости, они были гораздо шире, как на востоке, так и на юге. А это, в свою очередь, потребует внесения корректив в палеореконструкциях ранне-среднепалеозойского этапа.
Результаты работ использованы, главным образом, для уточнения геотектонического районирования основания осадочного чехла, уточнения положения крупных геотектонических элементов, а также возможности обоснования контуров отрицательных магнитных аномалий, пространственно связанных с выявленными подсолевыми месторождениями нефти и газа для оценки перспектив нефтегазоносности по комплексу геолого-геофизических параметров (рис. 2.12).